功能高分子材料的研究前沿教学大纲

《功能高分子材料的研究前沿》教学大纲

一、课程基本信息

课程名称（中、英文）：《功能高分子材料的研究前沿》

（The Research Frontiers of Functional Polymer Materials）

课程号（代码）：300050010

课程类别：专业选修课

学时：16 学分：1

二、教学目的及要求

功能高分子材料是高分子材料的重要组成部分，已经被广泛应用于电子信息，生物医疗，能源环保等领域。本课程通过对几类典型功能高分子材料的制备，结构与性能关系及其应用领域的介绍及讲解，使学生了解功能高分子材料的前沿研究方向，掌握高分子材料实现功能化的方法及其功能化应用的要求，培养同学们对功能高分子材料的研究兴趣，为其进一步学术深造或踏上工作岗位提供参考。

对毕业要求及其指标点支撑情况：

对毕业要求及其分指标点支撑情况：

（1）毕业要求1，分指标点1.4；

（2）毕业要求3，分指标点3.4；

（2）毕业要求10，分指标点10.2；

三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并以下划线或*等方

式注明重点、难点）

第1章绪论（1学时）

简要介绍本课程设置的背景，要求以及上课和考核方式。讲解功能高分子材料的定义和发展历程，简单介绍本课程所涉及的几类功能高分子材料以及功能高分子材料的研究过程等。使学生了解本课程基本内容，对功能高分子材料有一个整体的概念。

要点：功能高分子材料的定义

功能高分子材料的前沿研究领域

功能高分子材料的研究方法

第2章聚合物发光二极管（3学时）

聚合物发光二极管是近年来功能高分子材料领域学术研究和工业应用的热点之一。本章通过讲述聚合物发光二极管的发展历史，结构特点，发光机理及影响因素等内容，让学生对该领域有较为深入的了解。该部分授课内容主要及要点如下：

1.共轭聚合物材料的定义及发展历史（1学时）

共轭聚合物的定义、发现及发展

共轭聚合物的导电机理及种类

共轭聚合物的应用

2.有机发光二级管（OLEDs）及聚合物发光二极管（PLEDs）（0.5学时）

OLEDs和PLEDs的优势及应用

PLEDs的工作机理（光致发光和电致发光的区别）

3.PLEDs用聚合物材料（1.5学时）

PLEDs用聚合物材料的制备、种类及各自性能特点概述

聚对苯撑乙烯类材料的合成及发光性能调控

聚芴类材料的合成及发光性能调控

聚噻吩类材料的合成及发光性能调控

聚咔唑类材料的合成及发光性能调控

第3章聚合物太阳能电池（3学时）

随着能源和环境问题日益突出，近年来聚合物太阳能电池的研究收到广泛关注。本章通过讲述聚合物太阳能的发展历史，结构特点，工作机理及影响因素等内容，让学生对该领域有较为深入的了解。该部分授课内容主要及要点如下：1.太阳能电池的发展历史（1学时）

能源与环境问题及清洁能源

太阳能电池的优势

太阳能电池的发展历史、种类及工作原理

2.聚合物太阳能电池的结构及工作机理（1学时）

聚合物太阳能电池的器件结构

聚合物太阳能电池的工作机理

聚合物太阳能电池转化效率的影响因素

3.聚合物太阳能电池材料的合成及性能（1学时）

聚合物太阳能电池用共轭聚合物的种类

低带宽共轭聚合物

芴基低带宽共轭聚合物的结构与性能

噻吩基低带宽共轭聚合物的结构与性能

苯并噻二唑基低带宽共轭聚合物的结构与性能

第4章有机微孔聚合物（3学时）

有机微孔聚合物材料近年来因其在吸附、分离以及催化等领域的应用受到较大关注。本章通过讲述有机微孔聚合物的发展背景，制备方法及结构与性能关系素等内容，让学生对该领域有较为深入的了解。该部分授课内容主要及要点如下：1.纳米多孔材料及其表征（1学时）

纳米孔材料简介及种类

纳米孔材料的表征及性能参数

有机微孔聚合物的优势及特点

2.有机微孔聚合物材料的结构与性能（1学时）

有机微孔聚合物材料的种类及特点

共价有机骨架材料的合成与性能

共价三嗪骨架材料的合成与性能

自具微孔聚合物的合成与性能

超交联聚合物的合成与性能

共轭微孔聚合物的合成与性能

3.功能化有机微孔聚合物及其应用（1学时）

共轭微孔聚合物的亲疏水调控

共轭微孔聚合物的二氧化碳吸附提升途径

光捕获用共轭微孔聚合物的制备及性能

化学传感用共轭微孔聚合物制备及性能

第5章导电高分子复合材料（4学时）

1、导电高分子复合材料制备过程中的网络形态调控（1学时）

热处理，共混物，剪切，乳胶颗粒，混合填料等

2、共混物调控导电网络形态中的问题（1学时）

要点：热力学因素，动力学因素

两种因素间的共同作用

根据热力学和动力学因素对填料分布的预测

3、剪切及热处理对网络形态的影响（1学时）

要点：剪切对网络结构的影响，取向，热处理对网络结构及基体的影响，Excluded volume theory, 高强度导电高分子纤维的设计与制备

填料团簇间的mobility,

4、其它导电网络调控方法（1学时）

要点：乳胶粒子，电场，混合填料（排斥体积）

及不同方法导致网络的不同特征，及结合不同方法设计和制备具有特殊结构的导电网络

第6章：导电高分子复合材料的多功能化（3学时）

从导电材料形变敏感性原理谈起，主要强调导电网络结构及界面相互作用力对电性能形变敏感性的影响。通过对这两方面因素的调控，制备高性能形变感应器或弹性导体。并介绍导电高分子材料在多功能化方面的前沿

1、不同网络结构对形变敏感性的影响（1学时）

要点：低熔点金属与碳纳米管复合填料对形变敏感性能的影响

FIT模型

碳纳米管与炭黑复合填料

导电网络中的缠结

拉曼光谱与填料取向

2、共混物对导电网络结构及其形变敏感性能的影响（1学时）

要点：选择性分布，界面作用力

黏合工的计算，填料的取向

3、弹性导体的制备及导电高分子复合材料的其它功能化尝试（1学时）

要点：弹性导体的应用，导电网络结构的调控

往复拉伸，热处理

弹簧型导电网络

温度敏感CPCs,

蒸汽或液体敏感CPCs

第7章：有机热电高分子材料（1学时）

要点：热电材料的基本概念及原理

热电材料目前的研究前沿，多层器件的制备，n type, p type

载流子的流动，导电及导热性能的调控

四、教材（名称、作者、出版社、出版时间）

因为该课内容是研究前沿的内容，所以无教材。

五、主要参考资料

《功能高分子材料》，罗祥林，化学工业出版社，2010